DE10004444A1 - Knochenschraubensystem - Google Patents

Abstract

Ein Knochenschraubensystem enthält eine Pedikelschraube zur Verankerung eines Verbindungsstabes. Die Pedikelschraube weist einen Gabelkopf mit Innengewinde auf, dem eine die beiden Gabelschenkel umgreifende Preßhülse und eine in das Innengewinde einschraubbare Fixierschraube zugeordnet sind. Der Verbindungsstab wird auf eine Lagerfläche zwischen den Gabelschenkeln eingelegt und über die Preßhülse mit der Fixierschraube gegen die Lagerfläche gedrückt. Die distale Stirnseite der Preßhülse hat zwei sich gegenüberliegende Ausnehmungen, die zusammen mit der Lagerfläche den Verbindungsstab umspannen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Knochenschraubensystem mit einer Pedikelschraube zur Verankerung eines Verbindungsstabes, wobei die Pedikelschraube einen Gabelkopf mit Innengewinde aufweist, dem ein die beiden Gabelschenkel umfassender Ring und eine in das Innengewinde einschraubbare Fixierschraube zugeordnet sind, und wobei der Verbindungsstab auf eine Lagerfläche zwischen den Gabelschenkeln eingelegt wird.

Aus der WO 92/20294 ist eine Pedikelschraube für ein System zur Osteosynthese an der Wirbelsäule bekannt, die einen Gabelkopf aufweist, in dessen Ausnehmung der Verbindungsstab eingelegt wird. Fixiert wird der Verbindungsstab mittels einer in die Ausnehmung einschraubbaren Fixierschraube. Bei diesem System können die Gabelschenkel durch Belastungen im Gebrauch ausein­ andergedrückt werden, so daß das System insgesamt gelockert wird.

Dieser Mangel wird gemäß einem aus der WO 94/14384 bekannten System dadurch behoben, daß die Fixierschraube mit einer Kappe ausgebildet ist, die um die Gabelschenkel greift, während der Schraubbereich mit dem Gewinde zwischen den Gabelschenkeln zusammenwirkt. Bei dieser Ausgestaltung besteht nur ein punk­ tueller Anpreßpunkt zwischen Fixierschraube und Verbindungsstab, der ebenfalls zu einer frühzeitigen Lockerung des Fixiersystems führen kann. Außerdem erfolgt ein Aneinanderreiben zwischen Fixierschraube und Verbindungsstab beim Fixiervorgang.

Aus der WO 95/01132 ist ein System der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem die Fixierschraube unabhängig von der die Gabelschenkel zusammenhaltenden Ringkappe ausgestaltet ist. Damit kann die Fixierschraube zur Erlangung des notwendigen Anpreßdrucks eingeschraubt werden, ohne vom Anlegen der Kappe auf die Stirnseite der Gabelschenkel gehindert zu werden. Jedoch wird auch bei dieser bekannten Vorrichtung die Fixierschraube beim Eindrehen an der Verbindungsstange reiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Knochenschrauben­ system der eingangs genannten Art zu entwickeln, das eine ein­ fache und sichere Handhabung während des chirurgischen Eingrif­ fes ermöglicht und ein auf Dauer stabiles System darstellt.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Preßhülse umschließt die beiden Gabelschen­ kel bei eingelegtem Verbindungsstab, stützt sich am Verbindungs­ stab ab und überträgt den Anpreßdruck der Fixierschraube auf den Verbindungsstab, derart, daß ein Formschluß des Verbindungsstabs mit der Lagerfläche des Pedikelschraubenkopfes und den Ausneh­ mungen der Preßhülse erreicht wird. Dadurch besteht beim Fest­ drehen und Lockern der Fixierschraube kein Kontakt und damit keine nennenswerte Reibung zwischen Fixierschraube und Verbin­ dungsstab.

Mit den den Verbindungsstab teilweise umgebenden Ausnehmungen der Preßhülse werden die Druckflächen auf den Verbindungsstab erhöht, was zur Verbesserung der Stabilität des Knochenschrau­ benystems beiträgt, das durch die Bewegungen des Patienten großen Belastungen ausgesetzt ist. Die Ausnehmungen in der Preß­ hülse haben ferner den Vorteil, daß bei der Verbindung mehrerer Pedikelschrauben mit einem Verbindungsstab, z. B. zur Behandlung von Wirbelsäulenverkrümmungen, die Preßhülse auch bei nicht optimal in Formschluß mit der Aussparung im Gabelkopf eingeleg­ tem Verbindungsstab durch die Fixierschraube in den Formschluß gezwungen werden kann.

Durch die Preßhülse wird ferner die Druckfläche auf den Ver­ bindungsstab an die Außenseite des Gabelkopfes der Pedikel­ schraube verlegt und dadurch die Hebelwirkung verbessert. Hier­ durch können eine Begradigung des Verbindungsstabs oder Betätigungen des Knochenschraubensystemes zur Korrektur von Knochen­ lagen (Distraktion, Kompression, Rotation) im Bereich der Pedikelschraube mit geringerer Kraftanwendung bewältigt werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Ausnehmungen der Preßhülse eine Tiefe haben, die mindestens ein Viertel des Durchmessers des Verbindungsstabes beträgt. Sehr gute Ergebnisse wurden mit einer Ausgestaltung erzielt, bei der der Verbindungsstab zu einem Drittel in der Ausnehmung der Preßhülse und zu 2/3 in der Ver­ tiefung des Gabelkopfes der Pedikelschraube zu liegen kommt. In solchen Fällen gab es trotz nicht gerader Verbindungsstange kei­ ne Probleme beim Einpassen und Einschrauben der Fixierschrauben.

Die Abmessungen von Knochenschraubensystemen werden durch die beschränkten Bereiche im Operationsfeld am Körper bestimmt. Un­ ter Wahrung dieser Rahmenbedingungen und unter Berücksichtigung der Stabilitätsanforderungen wird gemäß einer weiteren Ausge­ staltung der Erfindung vorgeschlagen, die Preßhülse so auszule­ gen, daß sie zumindest bei den Ausnehmungen eine größtmögliche Wandstärke hat.

Eine vorteilhafte und fertigungstechnisch einfache Ausgestaltung sieht eine Verdickung des proximalen Endes der Preßhülse vor. Eine derartige Verdickung bildet gleichzeitig eine Ringschulter, die als Abstützstelle für eine Zange dienen kann.

Wandstärken der Preßhülse zumindest im Bereich der Ausnehmungen in der Größenordnung von über 1,5 mm haben gute Resultate ge­ zeigt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat die Fixier­ schraube einen zylindrischen Kopf, etwa in der Form einer Schei­ be, deren Dicke und Durchmesser so ausgelegt sind, daß die Scheibe die Druckkraftübertragung auf die Preßhülse auf Dauer gewährleistet.

Um die Schraubverbindung für den Formschluß des Verbindungsstabs mit der Pedikelschraube gegen Bewegungen des Patienten zu sichern, ist eine Sicherungsschraube vorgesehen, die in eine Schraubbohrung der Fixierschraube eingeschraubt sich gegen die Verbindungsstange abstützt.

Der Kopf der Fixierschraube ist vorzugsweise mit Mitteln ausge­ stattet, die zur Übertragung von Torsionskräften von einem Werk­ zeug dienen. Diese Mittel können Schlitze, begradigte Umfangsbe­ reiche oder dergleichen sein. Eine einfache Ausgestaltung be­ steht darin, daß der Mantelbereich des zylindrischen oder schei­ benförmigen Kopfes der Fixierschraube zwei parallel zueinander gerichtete Abflachungen hat. Diese Ausgestaltung erlaubt eine rasche und wiederholte Handhabung der Fixierschraube.

Bei der bekannten Vorrichtung nach WO 95/01132 ist die Fixier­ schraube ebenfalls mit einer zentralen Schraubbohrung für eine Sicherungsschraube versehen. Die jedoch als Sechskant ausgebil­ dete Schraubbohrung dient gleichzeitig zur Aufnahme eines Schraubinstruments. Damit ist die bekannte Ausführung allenfalls für wenige Schraubvorgänge verwendbar, da ein dafür zu verwen­ dendes Instrument unmittelbar auf das Gewinde einwirkt und die­ ses beschädigen kann. Korrekturen der Lage des Verbindungsstabs lassen sich daher damit kaum durchführen.

Die erfindungsgemäße Fixierschraube erlaubt dagegen mehrfache Manipulationen des Knochenschraubensystemes, da beim Lockern und Festziehen der Fixierschraube lediglich ein Eingriff zwischen Instrument und dem äußeren Bereich, z. B. der Abflachungen des Kopfes der Fixierschraube, erfolgt. Die Gewinde werden dabei nicht berührt. Ferner erlaubt die Verlagerung der torsionsein­ leitenden Flächen auf den Außenumfang des Fixierschraubenkopfes eine leichtere und sensiblere Betätigung der Fixierschraube.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schließt das Knochenschraubensystem ein mit der Fixierschraube zusammenwirkendes Instrument ein, das mit der Fixierschraube lösbar verbunden werden kann.

Die erfindungsgemäße Fixierschraube ermöglicht durch ihre Ausge­ staltung die Anwendung eines angepaßten Instruments, wobei die zunächst frei bleibende zentrale Schraubbohrung der Fixier­ schraube für eine temporäre Schraubverbindung des Instruments an die Fixierschraube genutzt werden kann. Das Instrument kann bei­ spielweise am Angriffsende ein Steckschlüssel mit einer zentra­ len Schraube sein, die in die Schraubbohrung der Fixierschraube einschraubbar ist.

Mit einem derartigen System, bei dem die Fixierschraube mit dem Instrument verbunden ist, kann der Chirurg bequem und ohne das Instrument an- und absetzen zu müssen, die Verbindung zwischen Fixierschraube und Verbindungsstange so oft, wie für den Kor­ rektur- oder Eingriffsprozeß erforderlich, lockern und fest­ drehen, wodurch eine genaue Manipulation und rasche Handhabung möglich ist, die die Operationszeit wesentlich verkürzt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit zugeordnetem Werkzeug.

In Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt gezeichnete Pedikel­ schraube 10 dargestellt, die einen Schraubenbereich 11 und einen gabelförmigen Kopf 12 aufweist. Eine derartige Schraube wird zur Lagekorrektur oder Halterung von Knochen, z. B. bei Brüchen, Kno­ chendeformationen, in Verbindung mit einer Verbindungsstange 16 verwendet.

Der zwei Gabelschenkel 13 aufweisende Kopf 12 dient zur Aufnahme der Verbindungsstange 16. Dazu ist der Zwischenraum 14 zwischen den Gabelschenkeln 13 am Ende als zylindrische Ausnehmung oder Lagerfläche 15 ausgebildet, in die die Verbindungsstange 16 ge­ legt wird. Für eine formschlüssige Verbindung der Verbindungs­ stange 16 mit der Pedikelschraube 10 ist eine Preßhülse 17 vor­ gesehen, die um die Gabelschenkel 13 geschoben und zur Auflage auf der Verbindungsstange 16 gebracht wird.

Die Gabelschenkel 13 weisen auf der dem Zwischenraum 14 zuge­ wandten Seite ein Gewinde 19 auf. Mit einer Fixierschraube 18, die in den Zwischenraum 14 eingeschraubt wird und einen im Durchmesser vergrößerten, scheibenförmigen Kopf 20 aufweist, wird die Preßhülse 17 gegen die Verbindungsstange 16 gedrückt. Der scheibenförmige Kopf 20 drückt dabei auf die distale Stirnseite 21 der Preßhülse 17.

Zur Behandlung von Wirbelsäulenverkrümmungen beispielsweise werden mehrere Pedikelschrauben 10 zur Befestigung einer Ver­ bindungsstange 16 in Abständen in Wirbelkörpern eingeschraubt. Dabei kommt es häufig vor, daß die Verbindungsstange 16 nicht optimal auf der Lagerfläche 15 liegt und damit Schwierigkeiten beim Ansetzen der Fixierschraube 18 im Innengewinde 19 der Ga­ belschenkel 13 bestehen. Um derartige Schwierigkeiten zu vermei­ den, hat die Preßhülse 17 an der mit der Verbindungsstange 16 in Kontakt kommenden Stirnseite 22 zwei sich gegenüberliegende Aus­ nehmungen 23, die in Verbindung mit der Ausnehmung 15 einen Zy­ linder bilden, dessen Durchmesser dem Durchmesser der Verbin­ dungsstange 16 entspricht. Die Tiefe 24 der Ausnehmung 15 im Kopf 12 der Pedikelschraube 10 nimmt dabei etwa 2/3 und die Tiefe 25 der Ausnehmung 23 an der Preßhülse 17 etwa 1/3 des Durchmessers der Verbindungsstange 16 ein.

Die Preßhülse 17 ist in Fig. 1, Abbildung a in Seitenansicht und Teil­ längsschnitt gezeigt. Die Abbildung b zeigt die Stirnseite 22 mit den Ausnehmungen 23 der Preßhülse 17.

Durch die Aussparungen 23 der Preßhülse 17 wird diese auch bei nicht optimal liegendem Verbindungsstab 16 ausreichend Raum lassen, um die Fixierschraube 18 ohne Schwierigkeiten zum Ein­ rasten in das Innengewinde 19 zu bringen.

Die Preßhülse 17 hat am proximalen Ende 22 einen verdickten Ringbereich, der einerseits die Auflagefläche der Ausnehmungen 23 zur Verbesserung des Preßfits der Verbindungsstange 16 ver­ größert und andererseits eine Ringschulter 26 bildet. Die Ring­ schulter 26 und eine Schulter 27 am Kopf 12 der Pedikelschraube 10 können für den Einsatz einer die beiden Schultern 26, 27 hin­ tergreifenden Zange genutzt werden, mit der während der Anbrin­ gung der Fixierschraube 18 die Preßhülse 17 gegen den Kopf 12 der Pedikelschraube gedrückt wird. Dadurch kann der Formschluß des Verbindungsstabs 16 mit den Ausnehmungen 15, 23 leichter her­ gestellt werden, insbesondere dann, wenn die bereits mit anderen Pedikelschrauben verbundene Verbindungsstange 16 nicht auf der Lagerfläche 15 zum Aufliegen kommt und in diese Position ge­ zwungen werden muß.

Schließlich ist eine Sicherungsschraube 30 vorgesehen, die in eine Gewindebohrung 31 der Fixierschraube 18 zur Sicherung der Verbindung zwischen dem Knochenschraubensystem und der Verbin­ dungsstange eingeschraubt wird. Die Sicherungsschraube 30 hat eine Sechskantbohrung 32 für einen Imbusschlüssel.

Eine weitere Vereinfachung der Handhabung des Knochenschrauben­ systems ergibt sich, wenn der Kopf 20 der Fixierschraube 18 zum Einleiten von Drehkräften ausgebildet wird. Diese Ausführung hat den weiteren Vorteil, daß beim Festdrehen und Lockern der Fixierschraube 18 deren Innengewinde 31 nicht berührt wird.

Gemäß Fig. 1 hat der zylindrische oder scheibenförmige Kopf 20 der Fixierschraube 18 am Umfang zwei Abflachungen 33 für die Drehkrafteinleitung. Die Abflachungen 33 sind in Fig. 1, Abbildung c in Verbindung mit Abbildung d (Draufsicht auf die Fixierschraube 18) er­ kennbar. Bei dieser Ausgestaltung wird das Drehmoment auf einen größtmöglichen Radius verlagert. Es ist natürlich jede andere Ausgestaltung für eine Schraubkrafteinleitung möglich, wichtig dabei ist, daß keine krafteinleitende Bauteile des Werkzeuges mit den Gewinden der Fixierschraube 18 in Verbindung kommen.

In Fig. 2 ist das in Fig. 1 gezeigte System in zusammengesetzter Form und in Verbindung mit einem Instrument 40 dargestellt, das zur Übertragung von Torsionskräften mit dem Kopf 20 der Fixier­ schraube 18 in Kraftschluß bringbar ist und eine in die Gewinde­ bohrung 31 der Fixierschraube 18 einschraubbare Schraube 41 ent­ hält. Mit der Schraube 41 wird das Instrument 40 während der Operation mit der Fixierschraube 18 und über diese mit dem Kno­ chenschraubensystem verbunden. Diese Gebrauchsstellung ist in Fig. 2, Abbildung a dargestellt, die eine Seitenansicht des Knochen­ schraubensystems 10, 17, 18 und des Instruments bzw. Anschluß­ stückes 40 zeigt.

Das Instrument 40 ist gemäß der Zeichnung, Fig. 2. Abbildung b, als hohlzylindrisches Anschlußstück 40 ausgebildet. An der einen Stirnseite 42 hat das Anschlußstück 40 zwei sich gegenüberlie­ gende, längsgerichtete Vorsprünge oder Nasen 43 mit ebenen In­ nenflächen 44, die mit den Abflachungen 33 der Fixierschraube zusammenwirken. Eine Draufsicht auf die Stirnseite 42 des An­ schlußstückes 40 ist in Fig. 2 Abbildung c gezeigt, in der die ebenen Innenflächen 44 erkennber sind.

Das Ende 42 des Anschlußstücks 40 hat ferner einen Boden 45 mit einer zentralen Gewindebohrung 46 für eine Schraube 41, die in die Gewindebohrung 31 der Fixierschraube 18 eingeschraubt wird. Um bei der Handhabung des Anschlußstückes 40 die Schraubverbin­ dung mit der Fixierschraube 18 nicht zu beeinträchtigen, hat die Schraube 41 einen dünneren Zwischenbereich 48, der mit Spiel in der Gewindebohrung 46 des Anschlußstückes 40 zu liegen kommt. Die Schraube 41 wird mittels eines Imbusschlüssels betätigt, dazu hat der Schraubenkopf eine Mehrkantvertiefung 49.

Die Torsionskräfte übertragenden Flächen zwischen Anschlußstück und Fixierschraube können auch jede andere Gestalt haben, wie z. B. Vierkant oder dergleichen, Stifte und Bohrungen oder Nut und Federn.

Für die Ankopplung eines Werkzeuges 55 an das Anschlußstück 40 ist an dessen Umfang ein Sechskantring 50 vorgesehen, auf das ein Verlängerungsstück oder Werkzeug 55 kraftschlüssig aufsteck­ bar ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen raschen Werkzeug­ wechsel während der Behandlung.

Wenn kein Bedarf besteht, unterschiedliche Werkzeuge in Zusam­ menhang mit dem Anschlußstück 40 zu verwenden, kann das An­ schlußstück 40 mit einer hohlzylindrischen Verlängerung 55 einstückig hergestellt werden. In diesem Fall ist der äußere Sechskantring 50 nicht erforderlich.

Das Zusammenwirken des vorstehend beschriebenen Implantates 10, 17, 18 mit dem Instrument 40 bietet ein gut und rasch hantier­ bares System. Bei der Korrektur einer Wirbelsäulenverkrümmung beispielsweise, bei der mehrere Pedikelschrauben 10 mit einer Verbindungsstange 16 verbunden und anschließend ausgerichtet werden müssen, kann die Ausrichtung bequem über die an den Kno­ chenschraubensystemen 10, 17, 18 angebrachten Instrumente 40, 55 durchgeführt werden. Dabei werden die Fixierschrauben 18 pro­ blemlos durch Drehen des jeweiligen Instrumentes 40, 55 gelöst oder festgedreht, und über das als Hebelarm wirkende Werkzeug 55 wird die Ausrichtung vorgenommen. Diese Prozedur kann so oft wie erforderlich vorgenommen werden, ohne zwischendurch Instrumente auswechseln oder ab- und ansetzen zu müssen.

Nach erfolgter Korrektur und festem Anziehen der Fixierschrauben 18 werden die Werkzeuge 55 vom jeweiligen Anschlußstück 40 abge­ zogen, die jeweiligen Schrauben 41 gelöst und die Anschlußstücke 40 abgenommen.

Claims (9)

1. Knochenschraubensystem mit einer Pedikelschraube zur Verankerung eines Verbindungsstabes, wobei die Pedikelschrau­ be einen Gabelkopf mit Innengewinde aufweist, dem ein die beiden Gabelschenkel umfassender Ring und eine im Innenge­ winde einschraubbare Fixierschraube zugeordnet sind, und wobei der Verbindungsstab auf eine Lagerfläche zwischen den Gabelschenkeln eingelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring als Preßhülse (17) mit zwei an einer Stirnseite (22) angeordneten, sich gegenüberliegenden Ausnehmungen (23) ausgebildet ist, derart, daß bei eingelegtem Verbindungsstab (16) dieser von der Lagerfläche (15) des Gabelkopfes (12) und den Ausnehmungen der Preßhülse umspannbar und mittels der Fixierschraube (18) mit der Pedikelschraube (10) formschlüs­ sig verbindbar ist.

2. Knochenschraubensystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmungen (23) der Preßhülse (17) eine Tiefe (25) haben, die mindestens ein Viertel, vorzugsweise etwa ein Drittel des Durchmessers des Verbindungsstabes(16) beträgt.

3. Knochenschraubensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßhülse (17) zumindest an der die Ausnehmungen (23) aufweisenden Stirnseite (22) dickwandig ist.

4. Knochenschraubensystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wandstärke (25') der Preßhülse (17) zumin­ dest im Bereich der Ausnehmungen (23) etwa 1,2 mm bis 4 mm, vorzugsweise etwa 2 mm beträgt.

5. Knochenschraubensystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierschraube (18) einen zylindrischen Kopf (20) hat, dessen Durchmesser in etwa dem Außendurchmesser der Preßhülse (17) entspricht.

6. Knochenschraubensystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kopf (20) der Fixierschraube zur Aufnahme eines Torsionsinstrumentes (40) ausgebildet ist.

7. Knochenschraubensystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zylindrische Kopf (20) der Fixierschraube im Mantelbereich mindestens zwei sich gegenüberliegende Ab­ flachungen (33) aufweist.

8. Knochenschraubensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierschraube (18) eine Gewindebohrung zur Aufnahme einer Sicherungsschrau­ be (30) aufweist.

9. Knochenschraubensystem nach Anspruch 6 oder 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem System ein Instrument (40, 55) zugeordnet ist, das zur Übertragung von Torsionskräften mit der Fixierschraube (18) in Kraftschluß bringbar ist und eine in die Gewindebohrung (31) der Fixierschraube einschraubbare Schraube (41) enthält, mittels der das Instrument temporär mit der Fixierschraube und über diese mit dem Knochenschrau­ bensystem (10, 17, 18) verbindbar ist.